草酸镍在锂离子电池负极的应用以 “前驱体制备高活性镍基负极” 和 “直接复合碳材料作负极” 为主，兼具高容量与可调控性，通过形貌控制、碳复合、界面优化等策略可显著提升循环与倍率性能，适配高能量密度场景。

核心应用路径与机理

1. 前驱体路线（主流）

   • 草酸镍（常为二水合物）经煅烧 / 还原得到 NiO、Ni/NiO 或 Ni 基复合氧化物，按转化型机制储锂：Li⁺嵌入时 NiO 转化为 Ni 纳米颗粒分散于 Li₂O 基质，脱锂时可逆重组，理论容量约 718 mAh/g。

   • 热分解过程释放 CO₂与 H₂O，可构建多孔 / 中空结构，缓解体积膨胀（约 150%–200%），提升结构稳定性。

2. 直接复合路线（新兴）

   • 草酸镍与 rGO、碳纳米管等复合，形成 NiC₂O₄/C，兼具草酸盐高容量（理论约 1600–1900 mAh/g）与碳的高导电、缓冲特性，通过嵌入 - 转化协同机制提升可逆性。

     草酸根参与储锂反应，提供额外容量贡献，且可原位形成富草酸锂 SEI，抑制锂枝晶，延长循环寿命。

     典型制备工艺与性能

     路线	工艺要点	典型性能	优势
     前驱体制 NiO	水热合成针状草酸镍，300–800℃煅烧 4 h	100 次循环容量保持率≈85%，10C≈586 mAh/g	工艺成熟、成本低、易放大
     NiC₂O₄/rGO	水热调控形貌（棒状 / 海胆状），定向生长 (−204) 晶面	0.83 V 还原峰保留率 89%，循环 100 次容量衰减 < 15%	结构稳定、可逆性高
     Ni/NiO/C	草酸镍与碳源共热解，形成核壳 / 多孔结构	0.2 A/g 下可逆容量≈600 mAh/g，循环 500 次保持率 > 80%	导电与结构稳定性协同
     原位 SEI 调控	泡沫镍负载草酸镍纳米线，锂化形成 Li₂C₂O₄-SEI	1 mA/cm² 下循环 5000 h 稳定，全电池 3C 循环 1300 次保持率≈70%	抑制枝晶、界面稳定

     
     

性能优化策略

1. 形貌与晶面控制

   • 水热 / 溶剂热调控成纳米棒、海胆状、薄片状，增大比表面积与 Li⁺扩散通道；定向生长特定晶面（如 (−204)）可降低结构畸变与副反应。

   • 无表面活性剂合成海胆状草酸镍，提升倍率性能与循环稳定性。

2. 碳复合协同

   • rGO 片层包裹或插层，构建导电网络，降低电荷转移阻抗；碳骨架缓冲体积膨胀，抑制团聚。

   • 碳包覆 NiO 可使 1C 循环 500 次容量保持率 > 90%。

3. 元素掺杂与异质结构

   • 掺杂 Co、Mn、P 等优化电子结构，提升电导率与离子扩散系数；构建 NiO/Ni、NiO/TiO₂异质界面，促进反应可逆性。

   • 磷掺杂可使 NiO 的 Li⁺扩散系数提升约 40%，倍率性能显著改善。

4. 界面与 SEI 优化

   • 草酸镍锂化形成富 Li₂C₂O₄的 SEI，均匀锂离子沉积，抑制枝晶；与电解液添加剂（如 VC、FEC）协同，降低界面阻抗。

应用场景与挑战

• 适用场景：高能量密度动力电池、便携式电子设备、储能电池等，可替代部分石墨或提升现有 Ni 基负极性能。

• 主要挑战：纯相草酸镍导电性差（10⁻⁶–10⁻⁸ S/cm），高倍率下极化严重；循环中体积膨胀导致粉化；首次库仑效率偏低（≈60%–75%）。

• 解决方案：碳复合 + 纳米结构化 + 掺杂协同，配合预锂化或 SEI 修饰，可将首次效率提升至≈85%–90%，循环稳定性显著增强。

研究与产业化趋势

• 结构创新：多级孔、核壳、空心球等设计成为主流，兼顾容量与稳定性。

• 低成本化：无表面活性剂、连续沉淀 - 洗涤 - 干燥集成工艺降低制备成本，电子级草酸镍（Na⁺<0.5 ppm）已实现量产。

• 全电池适配：与高镍三元（NCM811/NCA）或富锂锰基正极匹配，能量密度可达 300–350 Wh/kg，循环寿命 > 1000 次。